最新第1章 激光原理及应用概述.幻灯片.ppt

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1、第1章激光原理及应用概述.LaserLightAmplifiedbyStimulatedEmissionofRadiation21.1激光发展简史1爱因斯坦的理论贡献1917年，爱因斯坦（AlbertEinstein）在研究光辐射与原子相互作用时，提出光的受激辐射的概念，从理论上预见了激光产生的可能性。2激光的发明与发展（1）1954年发明了氨分子微波振荡器——一种在微波波段的受激辐射放大器（Microwaveamplificationbystimulatedemissionofradiation，缩写为Maser）。（2）汤斯和贝尔实验室（BellLaborary）的肖洛于1958

2、年在《物理评论》（Phys.Rev.1958,vol.112,1940）杂志上发表了题为《红外和光学激射器》（InfraredandOpticalMaser）的论文。（3）1960年5月，美国休斯公司（Hughes）实验室从事红宝石荧光研究的梅曼（TheodoreH.Maiman），制成了世界上第一台红宝石固体激光器（波长694.3nm）。随后，各种类型的激光器层出不穷，激光技术迅速发展。与此同时，选频、稳频、调制、调Q、锁模等各种激光技术也相继出现。33.相干性好相干条件：振动方向相同、频率相同、相位差恒定普通光源：非相干光激光：相干光1.2激光的特性73.相干性好普通光源——自发

3、辐射激光——受激辐射【时间相干性】时间相干性描述沿光束传播方向上各点的相位关系，指光场中同一空间点在不同时刻光波场之间的相干性。相干时间和单色性之间关系：相干长度指可以使光传播方向上两个不同点处的光波场具有相干性的最大空间间隔，即光源发出的光波列长度1.2激光的特性83.相干性好【空间相干性】空间相干性描述垂直于光束传播方向的波面上各点之间的相位关系，指光场中不同的空间点在同一时刻光场的相干性，可以用相干面积来描述：—光束平面发散角对于普通光源，只有当光束发散角小于某一限度，光束才具有明显的空间相干性。对于激光来说，所有属于同一个横模模式的光子都是空间相干的，不属于同一个横模模式的光

4、子则是不相干的。1.2激光的特性94.高亮度空间高度集中：单色亮度比太阳表面高倍。时间高度集中：功率峰值可达瓦。亮度：光源的明亮程度光源在单位面积、单位频带宽度、单位立体角内发射的光功率普通光源如太阳、日光灯等的发散角都很大光谱范围很宽，能量分散，所以，尽管某些光源如太阳发出的光总功率很高，但单色亮度仍很小。1.2激光的特性101.3激光应用简介1.激光在通信领域的应用光纤的优越性：•通信容量大•通信质量高•保密性好•成本低光纤通信用光源：短距离通信用0.85um；长距离通信用1.31um，1.55um光纤通信系统：光发射器、光纤放大器、光探测器光纤中传送的是一系列经过编码的激光脉冲

5、。关键技术：光纤技术、激光器112.激光在信息领域的应用激光在信息领域的应用，除了以激光为信息载体将声音、图像、数据等各种信息进行传输的激光通信之外，还包括通过激光将信息进行存储，以及通过激光将信息打印或显示出来等等。3.激光在工业领域的应用激光的高单色和高亮度，使它成为精密计量的一种十分有效的工具。又由于激光单色性好、发散角小，能够在透镜的焦点处聚焦成高功率的光斑，高功率激光集中在物体上的某一点，便可对被物体进行高温加热、切断、焊接及熔覆等加工。激光还可以对材料进行非接触式处理或探测。因为没有表面接触，不会产生由探测射线所引起的污染，也不会引起器具边缘的磨损，而扫描性好的特点又使其

6、可在大面积范围内进行工作。124.激光在生物医学领域的应用激光技术为生物学研究提供了新的思路和手段，为医学诊断提供了新的方法，为疾病治疗提供了新方式。从激光基因测序到激光显微镜，激光技术的进步极大地推进了生物学基础研究。激光问世不久就进入细胞遗传学领域，利用激光可聚焦成微米或纳米级光斑的特点，可以进行显微细胞外科手术、测量人体DNA分布、基因转移、DNA裁剪和基因定位、促进DNA合成、细胞融合等。在酶工程和发酵工程等生物技术中，激光也得到了重要应用。135.激光在国防科技领域的应用激光作为武器在军事上应用的形式千变万化，但是基本上可以分为三个主要部分：追踪、寻的系统（即正确判定攻击目

7、标的位置和性质的系统）；发射实施摧毁性打击的高能激光系统；辅助的控制和通信系统。146.激光在科学技术前沿问题中的应用光谱分析是研究物质结构的重要手段，激光技术与经典光谱学相结合形成的激光光谱学，具有频率、空间和时间上的高分辩率，可以进一步揭示物质的微观结构。激光诱导的惯性约束核聚变是产生可控核聚变的一种途径。激光束照亮了超微世界，它呈现的超快或超窄脉冲（时间域）帮助人们了解微观世界中的原子、分子结构。激光可以作为光学镊子应用于分子生物学领域中对微生物、染